JP7384104B2 - 吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置に関する。

従来、この種の吸気装置として、例えば特許文献１に示すものが知られている。こうした吸気装置は、吸気マニホールドを備えている。吸気マニホールドは、吸気が流入する吸気集合部（収容部）と、吸気集合部に接続されて吸気集合部内の吸気を内燃機関の複数の気筒に分配してそれぞれ供給する複数の分岐管（供給管）とを備えている。各分岐管における吸気集合部側の端部には、吸気が吸気集合部から各分岐管へ円滑に流れるようにするべく、吸気集合部に向かって徐々に流路断面積が大きくなるように湾曲したエアファンネル部（ファンネル部）が設けられている。

特許第４９５０９７６号公報

ところで、上述のような吸気マニホールドでは、各分岐管におけるエアファンネル部の曲率半径が全周にわたってほぼ同じであるため、エアファンネル部における径方向の一端側から分岐管内に流れ込む吸気の量と他端側から分岐管内に流れ込む吸気の量との差が小さい。このため、エアファンネル部における径方向の一端側から分岐管内に流れ込む吸気と他端側から分岐管内に流れ込む吸気とがぶつかりあって乱流を発生させるので、吸気が吸気集合部内から各分岐管へ流れる際の圧力損失が大きくなってしまうという問題がある。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされた。その目的は、吸気が収容部から供給管へ流れる際の圧力損失を低減できる吸気装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する吸気装置は、吸気を収容可能な収容部と、前記収容部に接続され、前記吸気を前記収容部内に流入させる流入管と、前記収容部における前記流入管と対向しない位置に接続され、前記流入管から前記収容部内に流入した前記吸気を内燃機関側へ供給する供給管と、を備え、前記供給管における前記収容部側の端部には、全周における幅が前記収容部に向かうほど大きくなるように湾曲したファンネル部が形成され、前記ファンネル部における前記流入管からの前記吸気が前記供給管に流れてくる側の曲率半径は、前記ファンネル部における前記流入管からの前記吸気が前記供給管に流れてくる側とは反対側の曲率半径よりも大きくなっていることを要旨とする。

この構成によれば、ファンネル部における曲率半径の大きい側からは供給管内に吸気が流れ込み易くなる一方、ファンネル部における曲率半径の小さい側からは供給管内に吸気が流れ込み難くなる。このため、ファンネル部における曲率半径の大きい側から供給管内に流れる吸気と、ファンネル部における曲率半径の小さい側から供給管内に流れる吸気とがぶつかり難くなる。したがって、吸気の主流である流入管から流れてくる吸気がファンネル部における曲率半径の大きい側から供給管内に流れ込む際に、乱流が発生し難くなる。よって、吸気が収容部から供給管へ流れる際の圧力損失を低減できる。

一実施形態のインテークマニホールドの側断面模式図。 インテークマニホールドのサージタンク内の要部を示す平面模式図。 比較例のインテークマニホールドのサージタンク内の要部を示す平面模式図。 変更例の吸気装置を示す断面模式図。

以下、吸気装置をインテークマニホールドに具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、吸気装置の一例としてのインテークマニホールド１１は、合成樹脂などによって構成され、例えば直列４気筒の車載用の内燃機関１２に取り付けられる。インテークマニホールド１１は、吸気を収容可能な収容部の一例としてのサージタンク１３と、サージタンク１３に接続されて吸気をサージタンク１３内に流入させる流入管１４と、流入管１４からサージタンク１３内に流入した吸気を内燃機関１２側へ分配して供給する例えば４つの供給管の一例としての分岐管１５とを備えている。

４つの分岐管１５は、サージタンク１３における流入管１４と対向しない位置に、互いに並ぶようにそれぞれ一端側が接続されている。本実施形態において、４つの分岐管１５の並ぶ方向は並び方向Ｘとされ、並び方向Ｘは図１及び図２における左右方向とそれぞれ一致している。

流入管１４は、並び方向Ｘにおけるサージタンク１３の一端側に接続されている。流入管１４におけるサージタンク１３側とは反対側の端部は、図示しないスロットルバルブを有したスロットルボディに固定されている。また、図示は省略するが、サージタンク１３には、内燃機関１２の運転に伴って発生するブローバイガスをサージタンク１３内に導入するガス導入部が設けられている。さらに、図示は省略するが、各分岐管１５におけるサージタンク１３側とは反対側の端部は、内燃機関１２のシリンダヘッドに固定されている。これにより、各分岐管１５が内燃機関１２における各気筒の燃焼室に連通される。

図１及び図２に示すように、サージタンク１３内における各分岐管１５が開口する面は、開口面１６とされている。各分岐管１５における分岐管１５が延びる方向と直交する断面は、４つのコーナー部が円弧状をなす略矩形状をなしている。各分岐管１５がサージタンク１３内に開口する方向と、流入管１４からサージタンク１３内に吸気が流入する方向とは、ほぼ直交している。各分岐管１５における開口面１６側の端部には、全周における幅が開口面１６に向かうほど大きくなるように湾曲したファンネル部１７が形成されている。

各分岐管１５におけるファンネル部１７のうち、流入管１４からの吸気が各分岐管１５に流れてくる側に位置する上流部１８の曲率半径は、流入管１４からの吸気が各分岐管１５に流れてくる側とは反対側に位置する下流部１９の曲率半径よりも大きくなっている。すなわち、各分岐管１５におけるファンネル部１７のうち、並び方向Ｘにおける流入管１４側に位置する上流部１８の曲率半径は、並び方向Ｘにおける流入管１４側とは反対側に位置する下流部１９の曲率半径よりも大きくなっている。

また、各分岐管１５のファンネル部１７の曲率半径は、ファンネル部１７における流入管１４からの吸気が各分岐管１５に流れてくる側に位置する上流部１８からファンネル部１７における流入管１４からの吸気が各分岐管１５に流れてくる側とは反対側に位置する下流部１９に向かって徐々に小さくなっている。

次に、インテークマニホールド１１の作用について説明する。
図１及び図２に示すように、流入管１４からサージタンク１３内に流入した吸気は、４つの分岐管１５にそれぞれ流れ込むことで分配される。このとき、各分岐管１５におけるファンネル部１７のうち、流入管１４からの吸気が各分岐管１５に流れてくる側に位置する上流部１８の曲率半径は、流入管１４からの吸気が各分岐管１５に流れてくる側とは反対側に位置する下流部１９の曲率半径よりも大きくなっている。

このため、ファンネル部１７における上流部１８側からは分岐管１５内に吸気が流れ込み易くなる一方、ファンネル部１７における下流部１９側からは分岐管１５内に吸気が流れ込み難くなる。したがって、ファンネル部１７における上流部１８側から分岐管１５内に流れる吸気と、ファンネル部１７における下流部１９側から分岐管１５内に流れる吸気とがぶつかり難くなる。

この結果、吸気の主流である流入管１４から流れてくる吸気がファンネル部１７における上流部１８側から分岐管１５内に流れ込む際に、乱流が発生し難くなる。よって、吸気がサージタンク１３から各分岐管１５へ流れる際の圧力損失が低減されるので、吸気がサージタンク１３から各分岐管１５に円滑に流れ込むようになる。

因みに、図３に示すように、各分岐管１５におけるファンネル部１７の曲率半径が全周にわたって同じであった場合には、ファンネル部１７における上流部１８側からも下流部１９側からも分岐管１５内に吸気が流れ込み易くなる。このため、ファンネル部１７における上流部１８側から分岐管１５内に流れる吸気と、ファンネル部１７における下流部１９側から分岐管１５内に流れる吸気とがぶつかり合うので、サージタンク１３内の吸気が分岐管１５内に流れ込む際に、乱流が発生し易くなる。この結果、吸気がサージタンク１３から各分岐管１５へ流れる際の圧力損失が大きくなるので、吸気がサージタンク１３から各分岐管１５に流れ込み難くなってしまう。

以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）インテークマニホールド１１において、各分岐管１５におけるファンネル部１７のうち、流入管１４からの吸気が各分岐管１５に流れてくる側に位置する上流部１８の曲率半径は、流入管１４からの吸気が各分岐管１５に流れてくる側とは反対側に位置する下流部１９の曲率半径よりも大きくなっている。この構成によれば、ファンネル部１７における上流部１８側からは分岐管１５内に吸気が流れ込み易くすることができる一方、ファンネル部１７における下流部１９側からは分岐管１５内に吸気が流れ込み難くすることができる。このため、ファンネル部１７における上流部１８側から分岐管１５内に流れる吸気と、ファンネル部１７における下流部１９側から分岐管１５内に流れる吸気とをぶつかり難くすることができる。したがって、吸気の主流である流入管１４から流れてくる吸気がファンネル部１７における上流部１８側から分岐管１５内に流れ込む際に、乱流を発生し難くすることができる。よって、吸気がサージタンク１３から各分岐管１５へ流れる際の圧力損失を低減できるので、吸気をサージタンク１３から各分岐管１５に円滑に流れ込ませることができる。

（２）インテークマニホールド１１において、各分岐管１５のファンネル部１７の曲率半径は、ファンネル部１７における流入管１４からの吸気が各分岐管１５に流れてくる側に位置する上流部１８からファンネル部１７における流入管１４からの吸気が各分岐管１５に流れてくる側とは反対側に位置する下流部１９に向かって徐々に小さくなっている。この構成によれば、ファンネル部１７における曲率半径の大きい上流部１８側からファンネル部１７における曲率半径の小さい下流部１９側に向かって徐々に吸気が分岐管１５内に流れ込み難くすることができる。このため、吸気がサージタンク１３から分岐管１５内に流れ込む際に、より一層乱流を発生し難くすることができる。したがって、吸気をサージタンク１３から各分岐管１５内に効率よく流れ込ませることができる。

（変更例）
なお、上記実施形態は次のように変更してもよい。
・各分岐管１５のファンネル部１７の曲率半径は、必ずしもファンネル部１７における流入管１４からの吸気が各分岐管１５に流れてくる側に位置する上流部１８からファンネル部１７における流入管１４からの吸気が各分岐管１５に流れてくる側とは反対側に位置する下流部１９に向かって徐々に小さくなっている必要はない。すなわち、各分岐管１５のファンネル部１７の曲率半径は、上流部１８から下流部１９に向かって急激に小さくなっていてもよい。あるいは、各分岐管１５のファンネル部１７の曲率半径は、上流部１８から下流部１９に向かってある位置から急激に小さくなっていてもよい。

・各分岐管１５の断面形状は、矩形状（四角形状）に限らず、三角形状や六角形状などの多角形状であってもよいし、円形状や楕円形状であってもよい。
・各分岐管１５は、サージタンク１３を囲むように湾曲して延びていてもよい。

・本実施形態のインテークマニホールド１１は、直列４気筒の車載用の内燃機関１２に適用したが、例えば直列３気筒や直列６気筒などの車載用の内燃機関に対して適用してもよい。

・図４に示すように、吸気装置は、インテークマニホールド１１に限らず、インレット３０が設けられたケース３１とアウトレット３２が設けられたキャップ３３とでフィルタエレメント３４が挟持された構成のエアクリーナ３５であってもよい。この場合、インレット３０が流入管を構成し、ケース３１及びキャップ３３が収容部を構成し、アウトレット３２が供給管を構成する。

１１…吸気装置の一例としてのインテークマニホールド
１２…内燃機関
１３…収容部の一例としてのサージタンク
１４…流入管
１５…供給管の一例としての分岐管
１６…開口面
１７…ファンネル部
１８…上流部
１９…下流部
３０…流入管を構成するインレット
３１…収容部を構成するケース
３２…供給管を構成するアウトレット
３３…収容部を構成するキャップ
３４…フィルタエレメント
３５…吸気装置の一例としてのエアクリーナ
Ｘ…並び方向

Claims (2)

1. 吸気を収容可能な収容部と、
   前記収容部に接続され、前記吸気を前記収容部内に流入させる流入管と、
   前記収容部における前記流入管と対向しない位置に接続され、前記流入管から前記収容部内に流入した前記吸気を内燃機関側へ供給する供給管と、を備え、
   前記供給管における前記収容部側の端部には、全周における幅が前記収容部に向かうほど大きくなるように湾曲したファンネル部が形成され、
   前記ファンネル部における前記流入管からの前記吸気が前記供給管に流れてくる側の曲率半径は、前記ファンネル部における前記流入管からの前記吸気が前記供給管に流れてくる側とは反対側の曲率半径よりも大きくなっており、
   前記収容部内における前記供給管が開口する面である開口面において、前記ファンネル部の幅は、前記流入管からの前記吸気が前記供給管に流れてくる側から前記流入管からの前記吸気が前記供給管に流れてくる側とは反対側に向かって徐々に狭くなっていることを特徴とする吸気装置。
2. 前記ファンネル部の曲率半径は、前記ファンネル部における前記流入管からの前記吸気が前記供給管に流れてくる側から前記ファンネル部における前記流入管からの前記吸気が前記供給管に流れてくる側とは反対側に向かって徐々に小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載の吸気装置。